بهره برداری از گرمکن نانوکاتالیستی ساخت محققان دانشگاهی در ایستگاه انتقال گاز

تیم تحقیقاتی آزمایشگاه انرژی آب و محیط زیست دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران به سرپرستی دکترسیدمصطفی حسینعلی پور، عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی مکانیک و مدیر آزمایشگاه تحقیقاتی انرژی آب و محیط زیست، برای اولین بار موفق به طراحی، ساخت، نصب و راه‌اندازی سیستم گرمکن کاتالیستی استوانه‌ای بر روی خط انتقال گاز در ایستگاه تقلیل فشار(CGS) کهریزک تهران شد که اولین نمونه در نوع خود در دنیا بوده و مشابه خارجی ندارد.

بنا بر گفته دکترحسینعلی پور، مجری طرح موضوع تحقیقاتی ساخت هیترهای کاتالیستی، از سال ۱۳۸۷ به پیشنهاد وی و طی عقد یک قرارداد پژوهشی با شرکت گاز استان تهران، در آزمایشگاه تحقیقاتی انرژی آب و محیط زیست دانشگاه علم و صنعت آغاز و سرانجام پس از حدود چهار سال کار تحقیقاتی، اولین هیتر کاتالیستی در کشور ساخته و آزمایش شد. این هیترها به دلیل ایمنی بالا و عدم احتمال انفجار، در محیط های پر خطر قابل استفاده بوده و از نظر محیط زیستی کاملاً پاک هستند، به طوری که تولید گاز خطرناک Nox در آنها صفر و تولید گاز سمی Co ، کمتر از ۵ ppm است. همچنین نسبت به سیستم های مشابه، مصرف سوخت کمتری (تا یک سوم) دارند. تعداد زیادی از این هیترها تا کنون در صنایع مختلفی مانند صنایع سرامیک، سنگ، چوب و نئوپان نصب شده‌اند.

وی افزود: این هیترها کاربردهای فراوانی در صنایع نفت و گاز، خودروسازی، رنگ، غذایی، دارویی، کاشی و سرامیک داشته و می‌توانند به عنوان بخاری‌های خانگی بدون دودکش، در سطح وسیع و کاملاً ایمن مورد استفاده قرار گیرند. گفتنی است تاکنون ۳ اختراع در این زمینه به ثبت رسیده و پروژه انجام شده در ایستگاه کهریزک نیز قابلیت ثبت جهانی را داراست.

پروژه «طراحی، ساخت، نصب و راه اندازی سیستم گرمکن کاتالیستی بر روی خط انتقال گاز در ایستگاه تقلیل فشار(CGS) کهریزک تهران» طی قراردادی که بین شرکت گاز استان تهران و شرکت دانش بنیانی متشکل از تعدادی از دانشجویان دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران منعقد شده و با همت این پژوهشگران در طی حدود یکسال و نیم گذشته به انجام رسیده است.

درخصوص ضرورت و مزیت‌های استفاده از هیترهای کاتالیستی در ایستگاه های تقلیل فشار گاز، باید توجه کرد که در خطوط انتقال گاز کشور، به دلیل فشار بالای گاز (حدود ۱۰۰۰ psi)، معمولاً قبل از ورود گاز به داخل شهرها و دیگر محل های مصرف مانند نیروگاه ها، فشار گاز را در یک مرحله از ۱۰۰۰ به حدود ۴۰۰ psi در ایستگاه های گاز شهری (CGS) و در مرحله بعد از ۴۰۰ به حدود ۶۱ psi در ایستگاه های کنار شهری (TBS) تقلیل می دهند. با توجه به احتمال تولید هیبرید گازی در داخل لوله انتقال گاز – که به دلیل افت ناگهانی فشار در حین عبور از شیرهای فشارشکن (یخ زدگی گاز داخل لوله) رخ می دهد- و احتمال بسته شدن خط انتقال گاز توسط آن، باید گاز را از خط انتقال، جدا و حین عبور از گرمکن های حمامی- که تکنولوژی متداول در ایران و دیگر کشورهاست- عبور داده و پس از افزایش مناسب دمای گاز، مجدداً آن را به سمت شیرهای انبساط گاز برای رسیدن به فشار مناسب گسیل کرد. برای جلوگیری از خطر انفجار، این گرمکن های حمامی باید در فاصله ایمن از خط گاز نصب شوند. عمل پیش گرم کردن گاز، از یخ زدگی آن در داخل خط لوله در اثر افت سریع و زیاد آن در شیرهای انبساط جلوگیری می‌کند.

بنا به اظهارات متخصصان شرکت گاز، این گرمکن‌ها به عنوان یک تکنولوژی پیشرفته، جایگزین مناسبی برای گرمکن‌های متداول سنتی (هیترهای حمامی) هستند که از راندمان حدود ۳۰ درصد برخوردارند و از مشکلات زیادی از جمله عدم امکان استفاده در نزدیکی خط انتقال گاز، هزینه های تعمیر و نگهداری بالا، مصرف سوخت بالا، لختی عملکرد، نیاز به ضد یخ، ابعاد بزرگ و عدم کارکرد منعطف در دبی های مختلف گاز عبوری از خط، رنج می برند. این در حالی است که سیستم جدید، مستقیماً بر روی خط انتقال گاز نصب شده و دارای راندمانی حدود سه برابر هیترهای حمامی است و هیچکدام از مشکلات یاد شده را ندارند. نمونه ساخته شده مورد استفاده در ایستگاه های انتقال گاز، اولین نمونه مدور هیترهای کاتالیستی به شمار می رود که در دنیا نظیر ندارد. این گرمکن، نیاز به آب ندارد و می توان از آن به صورت ماژولار استفاده کرد (در هیترهای سنتی معروف به هیترهای حمامی که پیش از این مورد استفاده قرار می گرفت، تبادل حرارت از طریق مخزن آب صورت می پذیرفت که اینرسی زیادی داشت).

هم اکنون تمامی اطلاعات عملکردی این سیستم به‌طور بر خط، به اتاق دیسپچینگ گاز استان تهران ارسال می شود و ضمن انجام محاسبات میزان مصرف گاز، راندمان، دمای گاز خروجی، نسبت به فرماندهی آن برای تغییر ظرفیت گرمکن اقدام می شود و قابلیت پایش برخط و آنلاین ایستگاه از راه دور، مزیت بزرگ دیگری برای این سیستم به شمار می‌رود.

بر اساس اعلام وزارت علوم، به نظر می‌رسد با توجه به کاربردهای وسیع گرمکن های تابشی کاتالیستی در صنایع مختلف و مزایای متعدد قابل توجه آن بویژه در زمینه کاهش مصرف سوخت و کاهش چشمگیر آلاینده ها حمایت و پشتیبانی از این پروژه برای توسعه محصول و انجام طراحی های متناسب با صنایع گوناگون با استفاده از دانش فنی به دست آمده، ضروری و بدیهی باشد.

ایسنا